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电站锅炉除氧器连接管裂缝原因分析及解决

编辑:连云港振港电力辅机有限公司时间:2019-03-06

    在电站锅炉系统中,除氧器是锅炉给水预处理系统中的重要设备, 在高温、高压条件下工作,内部含有一定压力的饱和水,如发生事故,可能造成较为严重的后果。在某省某电厂的一台锅炉上,出现了锅炉除氧器与管道连接部位开裂的问题。该除氧器及其连接管道的布置与走向。管道连接辅助蒸汽母管和除氧器,用于将辅助蒸汽送入除氧器加热给水,实现给水除氧。该管道总长为28.72m,为支撑管道重量及控制管道变形,沿程设置有4 个弹簧支吊架,其中1 号为双弹簧变力吊架,2 号为单弹簧恒力吊架,3 号、4 号则均为单弹簧变力支架。该管道的运行压力及温度分别为1.47MPa 和350℃。在长期运行过程中发现除氧器与管道连接部位(即F 点位置)的上部出现了一些裂纹。这些裂纹虽没有发展到非常严重的程度,但如果不采取措施任其扩展,则有可能造成较为严重的后果。因此必须对这一问题进行分析并进行整改。

   对于电站锅炉除氧器与管道连接部位出现裂纹的问题,其直接原因必然是该连接部位在工作过程中应力较大,从而在较长时间的工作过程中使得材料逐渐疲劳,最终导致了裂纹的产生。而造成应力较大的原因,则需要从管道布置与走向来进行研究。分析该管道的结构,可以看到,BC 段管道长度为16.6m,占管道全长的58%,而CD 段管道和DE 段管道的长度分别只有3.3m 和2.35m,这就使得在热态运行过程中,当BC 段发生热膨胀时(此时C 点的热膨胀位移是向上的),CD 和DE 段无法将热膨胀有效吸收,从而使得E 点承受较多的转嫁热位移,最终造成EF 段向上受力过大,且使得F 点承受较大的弯矩,造成F 点位置应力集中。

  为了改进F 点应力集中的问题,则需要寻找在热态运行过程中能有效吸收BC 段热膨胀的方法。本文提出的一种方法是结合现场空间情况,将CD 段的长度延长2.5m,再折回E 点,同时考虑支吊架布置的跨距要求,在折回E 点的管段上再增加一个弹簧支架(5号支吊架)。改进后的管道布置图如图2 所示。这样设计的管道能够满足现场的空间要求,同时又额外增加了5m 的管道来吸收C 点的向上热位移,如此就能减小EF 段的受力及F 点所承受的弯矩,从而减小F点的应力,降低了该位置出现裂纹的可能性。

    除氧器与管道连接部位开裂的直接原因在于该部位在长期运行过程中存在应力集中现象。造成除氧器与管道连接部位应力集中的主要原因是该管道垂直上升段过长且在与设备相连之前没有足够的管段来吸收热膨胀。 于是我们提出了一种改进方案,对较长管段的热膨胀进行了有效吸收,减小了除氧器的受力及所承受弯矩,降低了应力水平,提高了除氧器在长期使用中的安全性。


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